Способ накатывания цилиндрической резьбы

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением. Целью изобретения является повышение точности обработки и стойкости инструмента за счет устранения самопроизвольного осевого относительного перемещения инструмента и заготовки. Способ может быть использован при накатывании резьбы роликом-сегментом, выпуклыми вращающимися и вогнутыми неподвижными плашками, затылованными роликами, радиальными и тангенциальными резьбонакатными головками и др., т.е. в тех способах накатывания, где формообразование обрабатываемой поверхности осуществляется за счет одновременного копирования резьбы инструментов 1 и 2 по всей длине заготовки 3. Однако общим условием возможности реализации процесса является обеспечение его начала из положения инструментов 1 и 2, в котором начальный контакт их с заготовкой 3 осуществляется из исходных прямых, где угол подъема резьбы удовлетворяет соотношению: ан arctg /2п г3(1), где а -угол подъема резьбы в начале деформирующего участка; Р - шаг (однозаходной) или ход (многозаходной) резьбы изделия; г3 - радиус центроиды заготовки. Последующее рассо с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 21 Н 3/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ о (л)

О (Л (21) 4188437/63 (22) 29.01.87 (46) 23.09.92; Бюл. N- 35 (75) М.З.Хостикоев и А.В,Сергеев (56) Ю,Л.Фрумин, Высокопроизводительный резьбообразующий инструмент. — М„

Машиностроение, 1977, с. 120 — 121, 124, 130. (54) СПОСОБ НАКАТЫВАНИЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ РЕЗЬБЫ (57) Изобретение относится к обработке металлов давлением. Целью изобретения является повышение точности обработки и стойкости инструмента за счет устранения самопроизвольного осевого относительного перемещения инструмента и заготовки.

Способ может быть использован при накатывании резьбы роликом-сегментом, выпуклыми вращающимися и вогнутыми

„„5U ÄÄ 1 763075 A1 неподвижными плашками, затылованными роликами, радиальными и тангенциальными резьбонакатными головками и др., т.е, в тех способах накатывания, где формообразование обрабатываемой поверхности осуществляется за счет одновременного копирования резьбы инструментов 1 и 2 по всей длине заготовки 3. Однако общим условием возможности реализации процесса является обеспечение его начала из положения инструментов 1 и 2, в котором начальный контакт их с заготовкой 3 осуществляется из исходных прямых, где угол подъема резьбы удовлетворяет соотношению: а = arctg Р/2л r>(1), где а, — угол подъема резьбы в начале деформирующего участка; P — шаг (однозаходной) или ход (многозаходной) резьбы изделия; r> — радиус центроиды заготовки. Последующее рас1763075 тца—

15 положение инструментов 1 и 2 заготовки 3 взаимоориентировано и в полюсе их зацепления удовлетворяет по углам подъема резьбы соотношению: а; = arcing P/2x п (2), где а; — текущее значение угла подъема резьбы на деформирующем участке по радиусу fj; P — шаг (однозаходной) или ход (многозаходной) резьбы изделия; г(— текущее значение радиуса геометрического места полюсов зацепления кинематической пары инструмент — заготовка. Процесс накатыванияя резьбы реализуется не более чем за один оборот (ход) инструмента и заканчиваИзобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано для изготовления резьбы, Известен способ накатывания цилиндрической резьбы, при котором инструмент с 5 резьбовым деформирующим и калибрующим участками перемещают относительно вращающейся заготовки, при этом угол подъема резьбы на деформирующем участке является постоянным и определяется с 10 помощью известного математического выражения; где cr — угол подъема резьбы;

P — ход резьбы;

D

Однако в процессе накатывания резьбы известным способом возникают самопроиз- 20 вольные осевые относительные перемещения инструмента и заготовки, что снижает точность обработки и стойкость инструмента.

Целью изобретения является повышене 25 точности обработки и стойкости инструмента за счет устранения самопроизвольного осевого относительного перемещения инструмента и заготовки, Это достигается тем, что используют ин- 30 струмент с переменным, увеличивающимся к калибрующему участку, углом подъема резьбы на деформирующем участке, текущие значения которого определяют из следующей зависимости: 35 а! =arcing 2

Р (2)

2л r; где а; — текущее значение угла подьема резьбы на деформирующем участке по радиусу r, 40 ется этапом калибрования резьбы, после чего инструмент быстро отводится от заготовки 3 в исходное положение для начала нового цикла обработки. Процесс реализуется и за часть оборота (хода) инструмента

Для этого на инструменте выполняются два и более последовательно чередующихся деформирующих 4 и калибрующих 5 участков.

Количество заготовок 3, обрабатываемых за один оборот (ход) таких инструментов 1 и 2 соответствует количеству деформирующих

4 и калибрующих 5 участков на инструментах 1 и 2.3 ил.

P — шаг (однозаходной) или ход (многозаходной) резьбы изделия; г — текущее значение радиуса геометрического места полюсов зацепления кинематической пары инструмент — заготовка.

На фиг. 1 представлен пример осуществления способа при накатывании резьбы плоскими плашками; на фиг. 2 — то же, при накатывании резьбы цилиндрическими роликами с радиальной подачей; на фиг. 3 — то же, при накатывании резьбы роликами с тангенциальной подачей заготовок.

Процесс накатывания цилиндрической резьбы осуществляется следующим образом, Инструменты 1 и 2 вводят в силовое взаимодействие с заготовкой 3, на которой необходимо получить резьбу. Заготовка 3 за счет активного действия сил трения прокатывается между двумя (или несколькими— на фиг. не показаны) инструментами (плашками) 1 и 2, имеющими соответствующие резьбовые поверхности, Выдавливание резьбы на заготовке происходит либо благодаря конструктивным особенностям инструмента — наличию на нем заборной части (накатывание плоскими плашками, затылованными роликами и т.д.), либо благодаря кинематическим особенностям процесса при использовании цилиндрических роликов, не имеющих заборной части (радиальное и тангенциальное накатывание). В обоих вариантах обработки существует этап рабочего формирования профиля резьбы, который начинается с момента исходного контакта инструмента с заготовки и заканчивается началом калибрования резьбы. На этапе рабочего формирования профиля резьбы в контакте с заготовкой находится вполне определенный резьбовой участок инструмента — деформирующий участок 4, 1763075 представляющий собой либо заборную часть инструмента (у инструментов, имеющих заборную часть), либо определенную часть периметра окружности цилиндра (у цилиндрических накатывающих роликов), которая осуществляет выдавливание полного профиля резьбы на заготовке до вступления в работу калибрующего участка 5 инструмента. Таким образом, в процессе накатывания резьбы в контакте с заготовкой последовательно участвуют деформирующий 4 и калибрующий 5 участки инструмента.

На любом этапе внедрения накатывающих инструментов в материал заготовки, радиусы центроид инструментов и заготовки являются величинами переменными, т,е. изменяющими в процессе резьбообразования свою величину, Полюс зацепления, определяющий величину радиусов центроид инструмента и заготовки, расположен в точке приложения равнодействующей тангенциальных сил на контактных поверхностях инструмента и заготовки. Поэтому угол подъема резьбы на деформирующем участке 4 инструмента так же, как и величины радиусов центроид кинематической технологической пары "инструмент-заготоки", переменны. B начале деформирующего участка угол подъема резьбы определяется из соотношения: Н c g

P (3)

2 гз где а, — угол подъема резьбы в начале деформирующего участка;

P — шаг (однозаходной) или ход (многозаходной) резьбы изделия;

r — радиус центроиды заготовки.

Угол подъема резьбы в месте перехода деформирующего участка 4 в калибрующий участок 5 на инструменте в полюсе его зацепления с заготовкой равен углу подъема окончательно накатанной резьбы по центроиде изделия, Текущее значение угла подьема резьбы на деформирующем участке 4 по центроиде инструмента увеличивается по направлению к калибрующему участку 5 и определяется из соотношения: а = arcing

P (2)

2л г где г; — текущее значение радиуса геометрического места полюсов зацепления кинематической пары инструмент — заготовка.

Угол подъема резьбы на калибрующем участке по центроиде инструмента постоянен и равен углу подъема окончательно накатанной резьбы по центроиде изделия.

Пример 1. Накатывание резьбы плоскими плашками. Заготовка 3 (см. фиг. 1) 45

40 прокатывается между двумя плоскими плашками 1 и 2, одна из которых — 1 неподвижна, а другая 2 — имеет возвратно-поступательное перемещение (Чр, Ч,), в результате чего форма развернутого на . плоскость профиля резьбы плашек выдавливается при обкатке на поверхности заготовки 3. Заготовка 3 последовательно обкатывается деформирующими участками

4 плашек, калибрующими — 5 и сбрасывается на участке 6.

Угол подъема резьбовых поверхностей плашек 1 и 2 на их деформирующих участках

4 переменный, т.е. резьбовая поверхность на этих участках плашек криволинейная. В начале деформирующего участка 4, на линии исходного контакта инструментов 1, 2 и заготовки 3, угол подъема резьбы имеет наименьшую величину, определяемую из соотношения (3). Затем угол подъема начинает возрастать адекватно изменению радиуса центроиды изделия, Текущее его значение, которое изменяется по длине деформирующего участка 4 и соответствует определенному моменту процесса накатывания, может быть рассчитано из соотношения (2).

Угол подъема резьбы на калибрующих 5 и сбрасывающих 6 участках плашек — постоянный и равен углу подъема окончательно накатанной резьбы по центроиде изделия, Пример 2. Накатывание резьбы цилиндрическими роликами с радиальной подачей. Заготовка-изделие (см, фиг. 2) вступает в контакт с двумя синхронно вращающимися приводными роликами (инструментами) 8 и 9, ось одного из которых (8) неподвижна, а оси второго (9) придается радиальное SR перемещение, за счет чего витки резьбы инструментов 8, 9 углубляются в материал заготовки (изделия) 7.

Накатывающие ролики 8 и 9 имеют кинематическую связь, обеспечивающую их взаимоориентированное п и п вращение и согласованное с ним радиальное SR перемещение ролика 9, Роликам 8 и 9, установленным в исходное взаимоориентированное по резьбе положение, сообщают согласованные между собой вращение и радиальное (для ролика 9) перемещение, благодаря чему взаимодействие инструментов 8, 9 с изделием 7 начинается на линии исходного контакта, определяющей начало деформирующих участков 10. Дальнейшее радиальное SR перемещение накатывающего ролика 9 и движение обкатки п и п2 обеспечивают выдлавливание на поверхности заготовки 7 резьбы полного профиля, при этом заготовка последовательно обкатывается деформирующими 10 и калибрующими 11 участками роликов 8 и 9, Значение угла подъема резь1763075 бы накатывающего ролика в начале его деформирующего участка на линии исходного контакта инструмента и заготовки определяется из соотношения (3), а текущие значения углов подъема на деформирующем 5 участке — из соотношения (2). Угол подъема резьбы на калибрующих участках 11 — постоянный и равен углу подъема окончательно накатанной резьбы по центроиде изделия. 10

Пример 3, Накатывание резьбы роликами с тангенциальной подачей загoTQео . Заготовка 12 (см. фиг. 3) силами трения затягивается между двумя роликами 13 и 14 в направлении, перпендикулярном к линии 15 геометрических центров роликов при неизменном расстоянии Аи между ними. Захват и самозатягивание заготовок 12 в зону накатывания в тангенциальном ST по отношению к роликам направлении и их выход с 20 противоположной стороны осуществляются за счет разности окружных скоростей инструментов, Разность окружных скоростей достигается либо путем сообщения равной частоты n> + nz вращения роликам разных 25

Dr, Dzдиаметров, либо разной частоты вращения роликам равных диаметров (на фиг. не показано). В обоих случаях в полюсе зацепления с заготовкой ролики имеют одинаковые углы подъема резьбы, которые 30 определяются для деформирующего участка 15; в начале, на линии исходного контакта инструмента и заготоки — из соотношения (3), а текущие значения — из соотношения (2).

Накатывающие ролики 13 и 14 имеют кине- 35 матическую связь, которая обеспечивает взаимоориентированное их вращение. 3аготовки подаются в зону накатывания периодически, к началу деформирующего участка 15 инструментов, Угол подьема 40 резьбы на калибрующих участках 16 роликов — постоянный и равен углу подъема окончательно накатанной резьбы по центроиде изделия. Последовательное обкатывание заготовки 12 деформирующими 15 и 45 калибрующими 16 участками роликов 13 и

14 обеспечивает выдавливание резьбы полного профиля.

Способ может быть использован при накатывании резьбы роликом — сегнетом, вы- 50 пуклыми вращающимися и вогнутыми неподвижными плашками, затылованными роликами, радиальными и тангенциальными резьбонакатными головками и др„т.е. в тех способах накатывания, где формообра- 55 зование обрабатываемой поверхности осуществляется за счет одновременного копирования резьбы инструментов Ilo всей длине заготовки. Однако общим условием возможности реализации процесса является обеспечение его начала из положения инструмента, в котором начальный контакт их с заготовкой осуществляется из исходных прямых, где угол подьема резьбы удовлетворяет соотношению (3), а последующее расположение инструментов и заготовки взаимоориентировано и в полюсе их зацепления удовлетворяет по углам подъема резьбы соотношению (2). Процесс накатывания резьбы реализуется не более, чем за один оборот (ход) инструмента и заканчивается этапом калибрования резьбы, после чего инструменты быстро отводятся от заготовки в исходное положение для начала нового цикла обработки, Процесс реализуется и за часть оборота (хода) инструмента, Для этого на инструменте выполняются два и более последовательно чередующихся деформирующих и калибрующих участков. Количество заготовок, обрабатываемых за один оборот (ход) такого инструмента, соответствует количеству деформирующих и калибрующих участков на инструменте.

Формула изобретения

Способ накатывания цилиндрической резьбы, при котором инструмент с резьбовым деформирующим и калибрующим участками перемещают относительно вращающейся заготовки, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности обработки и стойкости инструмента за счет устранения самопроизвольного осевого от-. носительного перемещения инструмента и заготовки, используют инструмент с переменным, увеличивающимся к калибрующему участку углом подъема резьбы на деформирующем участке, текущие значения которого определяют из следующей зависимости:

P а = агстд

2_#_ г где и — текущее значение угла подъема резьбы на деформирующем участке по радиусу ri, P — шаг (однозаходной) или ход (многозаходной) резьбы изделия;

r — текущее значение радиуса геометрического места полюсов зацепления кинематической пары инструмент — заготовка.

1763075

Составитель С. Кобелькова

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор С. Юско

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3410 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5